[发明专利]钢带铅浴淬火回火生产线脱碳技术及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及钢带热处理表面脱碳技术，特别是关于钢带铅浴淬火回火过程中的表面脱碳的方法及其设备。

背景技术

用作刀具或带锯的高合金钢或工具钢通常需要做淬火加回火处理，又由于这类钢通常的用量大，必须采用淬火加回火的生产线，进行连续的钢带热处理。比较成熟的热处理工艺就是：保护气氛下的铅浴淬火+回火工艺，以获得高强度、高硬度、漂亮的外观和小的变形。然而，由于这类钢含有较高的碳当量，淬火处理后表面硬度很高，当对钢带进行局部弯曲时，容易出现裂纹，甚至断裂，例如，用于鞋刀的场合，要求热处理后的钢带能够弯曲成一定的形状，因此钢带表面的硬度就不能太高。通常的解决办法就是对钢带表面进行脱碳。

发明内容

本发明的基本思路是，在保护气体通往淬火加热炉膛的管路中增加一个增湿器，将带有水蒸气的保护气再加热后通过设置在被加热的钢带上下两面的喷管喷到钢带两面，保护气体中混合的水蒸气使得保护气具有弱氧化性，在高温状态下，保护气中含有的少量氧原子与钢带表面层中的碳结合，形成CO并被保护气流带走，从而实现对钢带表面的脱碳目的，由于气氛中氧含量较少，移动中的钢带暴露在这种混合气体中的时间也较短，因此脱碳的同时不会产生明显的钢带表面的氧化。

钢带铅浴淬火回火生产线脱碳设备，它包括保护气体接入管、淬火加热炉，设在淬火加热炉内的混合气体再加热器，与再加热器连接的过热混合气体管路和设在运行钢带上下两面的混合气体喷射排管，其特征是在保护气体接入管与混合气体再加热器之间设有对保护气体混入水蒸气的增湿器；所述的增湿器由进水管、进气管、贮水器、出气管，设在贮水器内的电加热器，和设在电加热器与进气管之间的气压盖组成。

钢带铅浴淬火回火生产线钢带脱碳的方法，包括以下步骤：

a、将含有75％的氢和25％的氮作为保护气体输入产生水蒸气的蒸气增湿器内与水蒸气混合；

b、将上述含有水蒸气的保护气体送入再加热器中加热至860～900℃；

c、将上述被再加热的混合保护气体以每分钟800～1500毫升的流量通过喷射排管喷射到移动速度为1～2米/分移动钢带的上下表面；

d、将出炉的钢带保持干燥、室温冷却。

本发明的基本原理可以通过以下化学反应式来说明：

保护气首先由氨分解2NH₃→3H₂+N₂形成的75％H₂+25％N₂组成，经过加湿以后，保护气中含有了一定量的水蒸气：H₂O

混合保护气体的组分含量为(75％H₂+25％N₂)_1-x(H₂O)x其中X＝0.1～0.2

水蒸气与钢带表面层中的碳发生氧化还原反应，还原出碳原子：

H₂O+C→H₂+CO或：2H₂O+C→2H₂+CO₂

形成的CO或CO₂被保护混合气流不断地带走，从而形成连续的钢带表面层的脱碳过程。脱碳的速度取决于H₂O、H₂、CO、CO₂等各气体的分压。设计时，通常使得炉内气体的流动方向与钢带运行的方向相反，很容易将脱碳反应形成的CO或CO₂气体排出，使上述反应向右方脱碳反应方向不断进行。

本发明的有益效果是：钢表面的脱碳必须在高温氧化性气氛中进行，然而高温条件下钢带表面很容易氧化。本发明采用氨分解保护+热蒸气脱碳相结合的方法，获得了钢带表面约5微米厚度的脱碳层，同时钢带表面没有出现明显的氧化现象。在钢带连续淬火加热过程中，利用热蒸气中的氧与钢带表面层中的碳起氧化反应，达到钢带表面脱碳的目的。该技术应用于钢带铅浴淬火回火生产线，实现了钢带表面脱碳的目标，显著改善了钢带塑性。使得钢带的表面硬度降低，韧性增强，经过该工艺技术脱碳的钢带可以进行180度角的弯曲而不发生断裂或出现裂纹，有效提高了象鞋刀这样需要弯曲的工具钢制造时的成品率和产品质量。

附图说明

图1为钢带淬火脱碳过程示意图。

图2为蒸气增湿器结构示意图。

具体实施方式